DE102010043359A1 - Light beam receiver with voice output - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung eines Lichtstrahlempfängers zum Nachweis einer Lichtstrahlmarkierung, aufweisend: eine Lichtdetektoranordnung zum Bestimmen einer ersten Lage des Lichtstrahlempfängers in Bezug auf die Lichtstrahlmarkierung entlang einer ersten Achse, wobei die erste Lage eine Messgröße ist; einen Mikroprozessor zum Erzeugen einer Ausgabe aus mindestens einer Messgröße; und eine Benutzerschnittstelle zum Übermitteln der Ausgabe an einen Benutzer, wobei die Benutzerschnittstelle ein erstes Sprachausgabeelement aufweist, das mit dem Lichtstrahlempfänger verbunden ist und das geeignet ist, die Ausgabe in Sprachsignale umzuwandeln und anzusagen.The present invention relates to an improvement of a light beam receiver for detecting a light beam marking, comprising: a light detector arrangement for determining a first position of the light beam receiver in relation to the light beam marking along a first axis, the first position being a measured variable; a microprocessor for generating an output from at least one measured variable; and a user interface for communicating the output to a user, the user interface having a first voice output element which is connected to the light beam receiver and which is suitable for converting the output into voice signals and announcing it.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung eines Lichtstrahlempfängers zum Nachweis einer Lichtstrahlmarkierung. Derartige Lichtstrahlempfänger kommen hauptsächlich in Kombination mit Lichtstrahlerzeugern zum Erzeugen der Lichtstrahlmarkierung zum Einsatz, insbesondere dann, wenn die Genauigkeit einer Struktur oder eines Gebäudes oder eines Geländes eingestellt oder bestätigt werden soll, zum Beispiel in einem Baugebiet.The present invention relates to an improvement of a light beam receiver for detecting a light beam marker. Such light beam receivers are mainly used in combination with light beam generators for generating the light beam marking, in particular when the accuracy of a structure or a building or a terrain is to be set or confirmed, for example in a construction area.
Aus dem Stand der Technik sind derartige Lichtstrahlempfänger für die Lokalisierung einer Lichtstrahlmarkierung bekannt. Beispielsweise sind in der Baubranche schon seit langer Zeit Lichtstrahlerzeuger, insbesondere Rotationslaser, im Einsatz, die für Nivellieraufgaben, Meterrisse usw. Anwendung finden. Bei einem Rotationslaser wird ein kollimierter Laserstrahl um eine Drehachse abgelenkt, so dass er eine flache Ebene, die genau waagerecht liegt, überstreicht. Da zum einen viele vorbekannte Lichtstrahlerzeuger einen unsichtbaren Strahl emittieren und zum anderen die Sichtbarkeit von sichtbarem Laserlicht mit der Entfernung schnell abnimmt, werden sogenannte Lichtstrahlempfänger verwendet, die durch eine Pfeildarstellung dem Benutzer anzeigen ob sich eine Markierungsnut oberhalb oder unterhalb der Strahlebene befindet. Hat der Benutzer das Gerät im Rahmen einer einstellbaren Genauigkeit auf die Lichtstrahlmarkierung, zum Beispiel eine Laserebene, die durch einen rotierenden Laserstrahl erzeugt wird, gebracht, so wird es ihm durch akustische und optische Signale angezeigt. Der Benutzer kann sodann eine Markierung setzen oder an einer Messlatte einen Höhenwert ablesen. Des Weiteren sind ähnliche Empfänger auch bei der Baumaschinensteuerung, z. B. von Planierraupen und Gradern zu finden.Such light beam receivers for the localization of a light beam marking are known from the prior art. For example, in the construction industry, light beam generators, in particular rotary lasers, have been in use for a long time and are used for leveling tasks, meter cracks, etc. In a rotating laser, a collimated laser beam is deflected about an axis of rotation so that it passes over a flat plane lying exactly horizontally. Since, on the one hand, many previously known light beam generators emit an invisible beam and, on the other hand, the visibility of visible laser light decreases rapidly with the distance, so-called light beam receivers are used which indicate to the user by means of an arrow display whether a marking groove is located above or below the beam plane. If the user has brought the device within the scope of an adjustable accuracy to the light beam marking, for example a laser plane, which is generated by a rotating laser beam, it is indicated to him by acoustic and optical signals. The user can then set a mark or read an altitude on a bar. Furthermore, similar receivers are also used in construction machinery control, e.g. B. from bulldozers and graders to find.
Typische Konstruktionen, wie sie Stand der Technik sind, sind unter anderem in (
Nun gibt man sich bei Lichtstrahlempfängern für die Baumaschinensteuerung und für Spezialaufgaben nicht mehr nur mit einer reinen Pfeildarstellung zufrieden. Hier wird vielmehr eine lineare Höhenmessung des Laserempfängers gefordert. Solche Empfänger mit linearer Höhenmessung entlang einer Detektorzeile sind in (
Der vor dieser Anmeldung veröffentlichte Stand der Technik hat unter anderem folgendes Problem: Lichtstrahlempfänger werden im alltägliche Gebrauch häufig an Stellen platziert, die von dem Benutzer nicht oder nur schwer einsehbar sind. Zum Beispiel werden sie sehr hoch oder an Ecken oder Nischen aufgestellt. Mitunter aus diesem Grund weisen vorhandene Lichtstrahlempfänger nur einen begrenzten Informationsumfang auf, wie etwa lediglich eine Abstandsangabe oder sogar nur Pfeile, die angeben, ob sich eine Markierungsnut oberhalb oder unterhalb der Lichtstrahlmarkierung befindet.The prior art published prior to this application has, among other things, the following problem: Light beam receivers are often placed in everyday use in places that are difficult or impossible for the user to see. For example, they are set up very high or at corners or niches. For this reason, existing light beam receivers only have a limited amount of information, such as only a distance indication or even only arrows that indicate whether a marking groove is above or below the light beam marking.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Durch die vorliegende Erfindung soll ein verbesserter Lichtstrahlempfänger mit einem erhöhten Informationsgehalt und mit Sprachausgabe bereitgestellt werden, der das oben beschriebene Problem löst.The present invention seeks to provide an improved light beam receiver with increased information content and voice output that solves the problem described above.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtstrahlempfänger zum Nachweis einer Lichtstrahlmarkierung. Eine Lichtstrahlmarkierung kann vorliegend ein Lichtstrahl beliebiger Form sein. Insbesondere kann eine Lichtstrahlmarkierung aber ein kollimierter Lichtstrahl sein, der entweder zeitlich konstant im Raum liegt oder um eine Drehachse rotiert und dabei in einer zur Drehachse orthogonalen Planfläche liegt. Eine Lichtstrahlmarkierung kann ebenfalls ein in einer Ebene aufgeweiteter Lichtstrahl sein, der beispielsweise durch eine Kegellinse oder eine Konkavkegellinse erzeugt worden ist. Das Licht des Lichtstrahls kann kohärentes oder nicht kohärentes Licht sein und es kann dem sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängenspektrum angehören. Dazu kann der Lichtstrahlempfänger aufweisen: eine Lichtdetektoranordnung zum Bestimmen einer ersten Lage des Lichtstrahlempfängers in Bezug auf die Lichtstrahlmarkierung entlang einer ersten Achse, wobei die erste Lage eine Messgröße ist; einen Mikroprozessor zum Erzeugen einer Ausgabe aus mindestens einer Messgröße; eine Benutzerschnittstelle zum Übermitteln der Ausgabe an einen Benutzer, wobei die Benutzerschnittstelle ein erstes Sprachausgabeelement aufweist, das mit dem Lichtstrahlempfänger verbunden ist und das geeignet ist, die Ausgabe in Sprachsignale umzuwandeln und anzusagen. Ein Beispiel für eine derartige Lichtdetektoranordnung ist eine Mehrzahl photoelektrischer Detektoren, die als eine erste Zeile auf einer Vorderseite des Lichtstrahlempfängers angeordnet sind, wobei die Vorderseite bei Benutzung in Richtung einer Quelle der Lichtstrahlmarkierung zeigt. Die erste Zeile liegt dabei im Wesentlichen auf der ersten Achse. Ausgehend davon, welche der photoelektrischen Detektoren aufgrund des einfallenden Lichts der Lichtstrahlmarkierung Signale ausgeben und wie groß diese Signale sind, bestimmt die Lichtdetektoranordnung die Lage des Lichtstrahlempfängers in Bezug auf die Lichtstrahlmarkierung entlang der ersten Achse. Insbesondere kann besagte erste Lage der Abstand zwischen einer Mitte der ersten Zeile und dem Ort höchster Lichtintensität entlang der ersten Achse bzw. entlang der ersten Zeile sein. An der Mitte der ersten Zeile kann eine Markierungsnut angebracht sein. Diese zeigt dem Benutzer einen Bezugspunkt für die mindestens eine Messgröße an, die mit Hilfe des vorliegenden Lichtstrahlempfängers bestimmt werden kann. Um die Präzision der Messung zu erhöhen, kann die Lichtdetektoranordnung beispielsweise eine Interpolation über die Signale nebeneinander liegender photoelektrischer Detektoren durchführen.The present invention relates to a light beam receiver for detecting a light beam marker. In the present case, a light beam marker can be a light beam of any shape. In particular, however, a light beam marking can be a collimated light beam, which is either constant in space over time or rotates about an axis of rotation and thereby lies in a plane which is orthogonal to the axis of rotation. A light beam marker may also be an in-plane-expanded light beam generated by, for example, a cone lens or a concave cone lens. The light of the light beam may be coherent or non-coherent light and may belong to the visible or invisible wavelength spectrum. For this purpose, the light beam receiver may comprise: a light detector arrangement for determining a first position of the light beam receiver with respect to the light beam marking along a first axis, wherein the first position is a measured variable; a microprocessor for generating an output from at least one measurand; a user interface for communicating the output to a user, the user interface having a first voice output element connected to the light beam receiver and adapted to convert the output to voice signals and announce. An example of such a light detector arrangement is a plurality of photoelectric detectors arranged as a first line on a front side of the light beam receiver, the front side, in use, pointing towards a source of the light beam marker. The first line is essentially on the first axis. Based on which of the photoelectric detectors output signals due to the incident light of the light beam marker and how large these signals are, the light detector assembly determines the position of the light beam receiver with respect to the light beam marker along the first axis. In particular, said first layer may be the distance between a center of the first line and the location of maximum light intensity along the first axis or along the first line. At the middle of the first line, a marking groove may be attached. This indicates to the user a reference point for the at least one measured variable which can be determined with the aid of the present light beam receiver. For example, to increase the precision of the measurement, the light detector arrangement can perform interpolation on the signals of adjacent photoelectric detectors.
Der Mikroprozessor kann aus Messgrößen, wie beispielsweise der ersten Lage, die Ausgabe erzeugen. Die erzeugte Ausgabe kann quantitative und/oder qualitative Informationen, die sich aus den Messgrößen bestimmen lassen, enthalten. Vorliegend sind quantitative Informationen Informationen, die durch numerische Werte repräsentiert werden können. Beispiele hierfür sind: der Abstand der Mitte der ersten Zeile von der Lichtstrahlmarkierung entlang der ersten Achse; oder der Abstand des Lichtstrahlempfängers vom Boden. Qualitative Informationen sind Informationen, die durch Wertebereiche repräsentiert werden können. Beispiele hierfür sind: die Mitte der ersten Zeile der Lichtstrahlmarkierung befindet sich über bzw. unter der Lichtstrahlmarkierung; oder die Lichtstrahlmarkierung ist nicht (innerhalb von Toleranzgrenzen) zum Lot ausgerichtet. Die Ausgabe wird durch die Benutzerschnittstelle, insbesondere durch das erste Sprachausgabeelement, dem Benutzer übermittelt. Das erste Sprachausgabeelement kann die in der Ausgabe enthaltenen Informationen, das heißt qualitative Informationen, wie zum Beispiel „zu hoch” oder „zu niedrig”, und/oder quantitative Informationen, wie zum Beispiel „3,21 cm zu hoch” oder „Abstand vom Boden ist 2,34 m”, in Sprachsignale umwandeln und dem Benutzer ansagen. Dazu kann das Sprachausgabeelement unter anderem eine der folgenden zwei Arten einer Sprachsynthese zur künstlichen Erzeugung einer menschlichen Sprechstimme, das heißt von Sprachsignalen, verwenden: zum einen sogenannte Signalmodellierung, die auf Sprachaufnahmen zurückgreift; zum anderen artikulatorische Modellierung, wobei die Sprechstimme vollständig in einem Mikroprozessor erzeugt wird. Ein derartige Sprachausgabe ist von Vorteil, wenn der Lichtstrahlempfänger für eine Vermessung so positioniert werden soll, dass er nicht oder nur schwer für den Benutzer sichtbar ist. Sie kann dem Benutzer dabei einen erhöhten Informationsgehalt bieten. So kann auf akustischem Weg nicht nur eine qualitative Information, wie zum Beispiel ein ordnungsgemäßes Ausrichten, sondern auch quantitative Informationen, wie zum Beispiel die aktuelle Lage des Lichtstrahlempfängers in Bezug auf die Lichtstrahlmarkierung, übermittelt werden.The microprocessor may generate outputs from metrics such as the first location. The generated output can contain quantitative and / or qualitative information that can be determined from the measured variables. In the present case, quantitative information is information that can be represented by numeric values. Examples of these are: the distance of the center of the first line from the light beam mark along the first axis; or the distance of the light beam receiver from the ground. Qualitative information is information that can be represented by ranges of values. Examples include: the center of the first line of the light beam marker is above or below the light beam marker; or the light beam marker is not aligned (within tolerance limits) to the perpendicular. The output is transmitted through the user interface, in particular through the first voice output element, to the user. The first voice output element may contain the information contained in the output, that is, qualitative information such as "too high" or "too low", and / or quantitative information such as "3,21 cm too high" or "distance from Ground is 2.34 m ", convert into speech signals and announce to the user. For this purpose, the speech output element may, inter alia, use one of the following two types of speech synthesis for the artificial generation of a human speaking voice, that is to say of speech signals: on the one hand so-called signal modeling, which makes use of speech recordings; on the other articulatory modeling, wherein the speaking voice is completely generated in a microprocessor. Such a speech output is advantageous if the light beam receiver for a survey is to be positioned so that it is not or only with difficulty for the user visible. It can offer the user an increased information content. Thus, not only qualitative information, such as proper alignment, but also quantitative information, such as the current position of the light beam receiver with respect to the light beam marker, can be transmitted acoustically.
Die Lichtdetektoranordnung kann weiterhin zum Bestimmen einer zweiten Lage des Lichtstrahlempfängers in Bezug auf die Lichtstrahlmarkierung entlang einer zweiten Achse geeignet sein, wobei die zweite Achse die erste Achse im Wesentlichen orthogonal schneidet, und wobei die zweite Lage eine Messgröße ist. Dazu kann die Lichtdetektoranordnung eine Mehrzahl photoelektrischer Detektoren sein, die als eine erste Zeile und ein zweite Zeile auf einer Vorderseite des Lichtstrahlempfängers angeordnet sind, wobei die Vorderseite bei Benutzung in Richtung einer Quelle der Lichtstrahlmarkierung zeigt. Die erste Zeile liegt dann im Wesentlichen auf der ersten Achse und die zweite Zeile auf der zweiten Achse, wobei sich die beiden Zeilen mittig und im rechten Winkel schneiden. Ausgehend davon, welche der photoelektrischen Detektoren aufgrund des einfallenden Lichts der Lichtstrahlmarkierung Signale ausgeben und wie groß diese Signale sind, bestimmt die Lichtdetektoranordnung die Lage des Lichtstrahlempfängers in Bezug auf die Lichtstrahlmarkierung entlang der ersten Achse und der zweiten Achse. Insbesondere kann besagte erste Lage der Abstand zwischen Mitte der ersten Zeile und dem Ort höchster Lichtintensität entlang der ersten Achse bzw. entlang der ersten Zeile sein und besagte zweite Lage der Abstand zwischen Mitte der zweiten Zeile und dem Ort höchster Lichtintensität entlang der zweiten Achse bzw. entlang der zweiten Zeile sein. An dem Schnittpunkt der ersten Zeile und zweiten Zeile kann eine Markierungsnut angebracht sein. Um die Präzision der Messung zu erhöhen, kann die Lichtdetektoranordnung beispielsweise eine Interpolation über die Signale nebeneinander liegender photoelektrischer Detektoren durchführen. Eine derartige Lichtdetektoranordnung erlaubt die Lokalisierung und/oder Positionierung einer Lichtstrahlmarkierung in vertikaler und horizontaler Richtung.The light detector assembly may further be adapted for determining a second position of the light beam receiver with respect to the light beam marker along a second axis, the second axis intersecting the first axis substantially orthogonally, and wherein the second location is a measure. To this end, the light detector assembly may be a plurality of photoelectric detectors arranged as a first line and a second line on a front side of the light beam receiver, the front side, in use, pointing towards a source of the light beam marker. The first line is then essentially on the first axis and the second line on the second axis, wherein the two lines intersect centrally and at right angles. Based on which of the photoelectric detectors output signals due to the incident light of the light beam marker and how large these signals are, the light detector assembly determines the position of the light beam receiver with respect to the light beam marker along the first axis and the second axis. In particular, said first layer may be the distance between the center of the first line and the location of highest light intensity along the first axis and along the first line and said second layer the distance between the center of the second line and the location of highest light intensity along the second axis or along the second line. At the intersection of the first line and second line, a marking groove may be attached. For example, to increase the precision of the measurement, the light detector arrangement can perform interpolation on the signals of adjacent photoelectric detectors. Such a light detector arrangement allows the localization and / or positioning of a light beam marker in the vertical and horizontal directions.
Die Benutzerschnittstelle kann weiterhin ein erstes Anzeigeelement aufweisen, das an dem Lichtstrahlempfänger angeordnet ist. Das Anzeigeelement kann jegliche Art von Anzeige sein, insbesondere kann es ein LC-Bildschirm oder ein LED-Segementanzeige sein. Ein Anzeigeelement hat gegenüber einem Sprachausgabeelement den Vorteil der besseren Übersichtlichkeit – natürlich vorausgesetzt, dass es für den Benutzer einsehbar ist.The user interface may further include a first display element disposed on the light beam receiver. The display element may be any type of display, in particular it may be an LC screen or an LED segment display. A display element has the advantage of better clarity compared to a voice output element - provided, of course, that it is visible to the user.
Der Lichtstrahlempfänger kann weiterhin eine Fernbedienung aufweisen. Die Fernbedienung kann zum Steuern des Lichtstrahlempfängers geeignet sein. Beispielsweise kann die Fernbedienung geeignet sein, um den Lichtstrahlempfänger an- und auszuschalten und/oder eine Sprachausgabe des ersten Sprachausgabeelements anzufordern. Außerdem kann die Fernbedienung selber geeignet sein, die Ausgabe an den Benutzer zu übermitteln, wozu die Benutzerschnittstelle ein drittes Anzeigeelement und/oder ein drittes Sprachausgabeelement aufweisen kann, die jeweils an der Fernbedienung angeordnet sind. Eine derartige Fernbedienung weist natürlich den Vorteil auf, dass der Lichtstrahlempfänger durch den Benutzer aus größerer Entfernung bedient und ausgelesen werden kann. Eine Sprachausgabe über allein das erste Sprachausgabeelement kann beim Übermitteln der Ausgabe an den Benutzer gegenüber der Fernbedienung jedoch den Vorteil haben, dass der Benutzer kein weiteres Gerät bedienen und/oder in der Hand halten muss.The light beam receiver may further comprise a remote control. The remote control may be suitable for controlling the light beam receiver. For example, the remote control may be adapted to turn the light beam receiver on and off and / or to request a voice output of the first voice output element. In addition, the remote control itself may be adapted to transmit the output to the user, for which purpose the user interface may comprise a third display element and / or a third voice output element respectively arranged on the remote control. Of course, such a remote control has the advantage that the light beam receiver can be operated and read by the user from a greater distance. However, a voice output on only the first voice output element can have the advantage in transmitting the output to the user relative to the remote control that the user does not need to operate and / or hold another device in the hand.
Der Lichtstrahlempfänger kann einen Neigungssensor zum Bestimmen eines Neigungswinkels des Lichtstrahlempfängers in Bezug auf das Lot aufweisen. Dabei kann der Neigungswinkel des Lichtstrahlempfängers in Bezug auf das Lot eine Messgröße sein. Der Neigungssensor kann beispielsweise ein mikromechanisches System (MEMS), einen mechanisch oder elektromagnetisch gelagerten Pendelkörper mit elektronischem Abgriff, eine Kreiselplattform oder einen reflektierenden oder refraktierenden Flüssigkeitsspiegel aufweisen. Ein vorliegender Lichtstrahlempfänger wird meistens für Vermessungen und Nivellieraufgaben verwendet. Dabei werden Messungen in Bezug auf das Lot durchgeführt. Ein derartiger Neigungssensor zum Bestimmen des Neigungswinkels des Lichtstrahlempfängers und/oder zum und Ausrichten des Lichtstrahlempfängers zum Lot ist daher von Vorteil.The light beam receiver may include a tilt sensor for determining a tilt angle of the light beam receiver with respect to the solder. In this case, the angle of inclination of the light beam receiver with respect to the solder can be a measured variable. The inclination sensor can, for example, have a micromechanical system (MEMS), a mechanically or electromagnetically mounted pendulum body with an electronic tap, a gyro platform or a reflecting or refracting liquid level. An existing light beam receiver is mostly used for surveying and leveling tasks. In this case, measurements are carried out with respect to the solder. Such an inclination sensor for determining the inclination angle of the light beam receiver and / or for aligning the light beam receiver and the solder is therefore advantageous.
Der Lichtstrahlempfänger kann einen Höhensensor zum Bestimmen einer dritten Lage des Lichtstrahlempfängers in Bezug auf eine erste Oberfläche, insbesondere einem Grund, entlang der ersten Achse aufweisen, wobei die dritte Lage eine Messgröße sein kann. Die Lagemessung kann mit Schall, mit Mikrowellen oder mit Laserstrahlen erfolgen. Insbesondere kann die Höhenmessung anhand einer Laufzeitmessung, einer Phasenlagemessung oder einer Lasertriangulation mit Laserlicht erfolgen. Insbesondere kann besagte dritte Lage der Abstand zwischen Mitte der ersten Zeile und der ersten Oberfläche entlang der ersten Achse sein. Ein derartiger Höhensensor ist ebenfalls für Nivellier- und Vermessungsaufgaben von Vorteil.The light beam receiver may comprise a height sensor for determining a third position of the light beam receiver with respect to a first surface, in particular a ground, along the first axis, wherein the third position may be a measured variable. The position measurement can be done with sound, with microwaves or with laser beams. In particular, the height measurement based on a transit time measurement, a phase position measurement or a laser triangulation with laser light can be done. In particular, said third layer may be the distance between the center of the first line and the first surface along the first axis. Such a height sensor is also advantageous for leveling and surveying tasks.
Der Lichtstrahlempfänger kann weiterhin einen Positionssensor aufweisen, der geeignet sein kann, die Lage des Lichtstrahlempfängers auf einer zweiten Oberfläche in Bezug auf einen Referenzort, der sich auf der zweiten Oberfläche befindet, zu bestimmen, wobei die Lage des Lichtstrahlempfängers auf der zweiten Oberfläche in Bezug auf den Referenzort eine Messgröße sein kann. Der Positionssensor kann zum Bestimmen der Lage des Lichtstrahlempfängers in Bezug auf den Referenzort beispielsweise mechanisch-elektrisch oder optomechanisch oder optisch oder auf Beschleunigungssensoren basierend arbeiten. Ein mechanisch-elektrischer Positionssensor verwendet mechanische Kontakte, insbesondere Schleifkontakte, zur Koordinatenermittlung, wobei die mechanischen Kontakte jedoch starker Verschleiß unterliegen, dafür aber sehr stromsparend auswertbar sind. Ein optomechanischer Positionssensor weist in einer beispielhaften Ausführungsform eine Kugel, zwei Lochscheiben und zugehörige Lichtschranken zum Umwandeln von Rollbewegungen der Kugel in elektrische Signale auf. Dazu werden die Rollbewegungen der Kugel über zwei Walzen auf zwei gelochte Segmentscheiben übertragen. Aus den Drehrichtungen und Geschwindigkeiten der Segmentscheiben werden über Inkrementalgeber mit den Lichtschranken elektrische Impulse erzeugt. Vorteilhaft gegenüber optischen Positionssensoren mit einem bildverarbeitenden Prozessor ist der geringere Strombedarf. Ein rein optischer Positionssensor beleuchtet die zweite Oberfläche, auf der der Positionssensor bewegt wird, mit einer eingebauten Lichtquelle, beispielsweise einer Leuchtdiode oder einer Laserdiode, und nimmt die Reflexionen mit einem optischen Sensor auf. Ein eingebauter Mikroprozessor berechnet aus den Unterschieden zwischen nacheinander aufgenommen Bildern Richtung und Geschwindigkeit der Bewegung des Positionssensors. Vorteilhaft hierbei ist die hohe Präzision und, dass Ausfallerscheinungen durch verschmutzte Kugeln und vor allem Rollachsen konstruktionsbedingt nicht mehr auftreten können. Bei Bau- und Vermessungsaufgaben sollen oft Orte auf Bauelementen Vermessen und ausgerichtet werden. Hierbei sind derartige Positionssensoren von Vorteil.The light beam receiver may further comprise a position sensor, which may be adapted to determine the position of the light beam receiver on a second surface with respect to a reference location located on the second surface, wherein the position of the light beam receiver on the second surface with respect to the reference location can be a measured variable. The position sensor can work to determine the position of the light beam receiver with respect to the reference location, for example mechanically-electrically or optomechanically or optically or based on acceleration sensors. A mechanical-electrical position sensor uses mechanical contacts, especially sliding contacts, for coordinate determination, the mechanical contacts, however, are subject to heavy wear, but are very energy efficient evaluable. An opto-mechanical position sensor, in an exemplary embodiment, includes a ball, two orifice plates, and associated light barriers for converting rolling motions of the ball into electrical signals. For this purpose, the rolling movements of the ball are transferred via two rollers to two perforated segment discs. From the directions of rotation and speeds of the segment discs, electrical pulses are generated via incremental encoders with the light barriers. Advantageous over optical position sensors with an image processing processor is the lower power consumption. A purely optical position sensor illuminates the second surface on which the position sensor is moved with a built-in light source, such as a light emitting diode or a laser diode, and records the reflections with an optical sensor. A built-in microprocessor calculates the direction and speed of movement of the position sensor from the differences between successive images. The advantage here is the high precision and that failure due to dirty balls and especially rolling axles can not occur due to design. In construction and surveying tasks often places on components to be measured and aligned. In this case, such position sensors are advantageous.
Der Batteriestand des Lichtstrahlempfängers und/oder die Empfangsstärke der Lichtstrahlmarkierung durch die Lichtdetektoranordnung können Messgrößen sein. Der Batteriestand und die besagt Empfangsstärke sind Parameter, die für eine einwandfreie Funktion des Lichtstrahlempfängers von Bedeutung sind. Es ist daher vorteilhaft, diese als Messgrößen in der Ausgabe zu enthalten und gegebenenfalls, zum Beispiel mittels eines Sprachausgabeelements oder mittels eines Anzeigenelements, an den Benutzer zu übermitteln.The battery level of the light beam receiver and / or the reception strength of the light beam marking by the light detector arrangement can be measured variables. The battery level and the indicated reception strength are parameters that are important for the proper function of the light beam receiver. It is therefore advantageous to include these as measured variables in the output and, if appropriate, to transmit them to the user, for example by means of a voice output element or by means of a display element.
Außerdem kann der Lichtstrahlempfänger Bestandteil eines Messsystems sein. Das Messsystem kann dazu weiterhin ein Lichtstrahlerzeuger mit einem Lichtstrahlmarkierungselement zum Erzeugen der Lichtstrahlmarkierung aufweisen. Dabei kann der Lichtstrahlerzeuger ein Kommunikationselement zum Austausch von Daten mit dem Lichtstrahlempfänger aufweisen und der Lichtstrahlempfänger kann ein Kommunikationselement zum Austauschen von Daten mit dem Lichtstrahlerzeuger aufweisen. Die Kommunikationselemente können sowohl auf W-LAN, Bluetooth oder ähnlicher Drahtlos-Technologie als auch auf Kabel-Technologie basieren. Es ist von Vorteil eine Messsystem bestehend aus derartig miteinander abgestimmten und kommunizierenden Lichtstrahlempfänger und Lichtstrahlerzeuger zu verwenden. Dadurch kann unter anderem eine gemeinsame Benutzerschnittstelle, unter anderem zum Steuern und Auslesen des Messystems, verwendet werden.In addition, the light beam receiver can be part of a measuring system. The measuring system can furthermore have a light beam generator with a light beam marking element for generating the light beam marking. In this case, the light beam generator may have a communication element for exchanging data with the light beam receiver and the light beam receiver may comprise a communication element for exchanging data with the light beam generator. The communication elements can be based on W-LAN, Bluetooth or similar wireless technology as well as on cable technology. It is advantageous to use a measuring system consisting of light beam receivers and light beam generators tuned and communicated with one another in this way. This allows, among other things, a common user interface, under for controlling and reading the measuring system.
Der Lichtstrahlerzeuger kann geeignet sein, die Ausgabe an den Benutzer zu übermitteln, wozu die Benutzerschnittstelle ein drittes Anzeigeelement und/oder ein drittes Sprachausgabeelement aufweisen kann, die jeweils an dem Lichtstrahlerzeuger angeordnet sind. Die durch den Mikroprozessor des Lichtstrahlempfängers erzeugte Ausgabe wird dazu mit Hilfe der Kommunikationselemente an den Lichtstrahlerzeuger übermittelt.The light beam generator may be adapted to transmit the output to the user, for which purpose the user interface may comprise a third display element and / or a third voice output element respectively disposed on the light beam generator. The output generated by the microprocessor of the light beam receiver is transmitted to the light beam generator with the aid of the communication elements.
Batteriestand und/oder eine Positionsveränderung und/oder eine Sicherheitsabschaltung des Lichtstrahlerzeugers können Messgrößen sein. Der Batteriestand, eine Positionsveränderung und die Empfangsstärke des Lichtstrahlerzeugers sind Parameter, die für eine einwandfreie Funktion des Messsystems von Bedeutung sind. Es ist daher vorteilhaft, diese als Messgrößen in der Ausgabe zu enthalten und gegebenenfalls, zum Beispiel mittels eines Sprachausgabeelements oder mittels eines Anzeigenelements, an den Benutzer zu übermitteln.Battery level and / or a change in position and / or a safety shutdown of the light beam generator may be measured variables. The battery level, a change in position and the reception strength of the light beam generator are parameters that are important for proper functioning of the measuring system. It is therefore advantageous to include these as measured variables in the output and, if appropriate, to transmit them to the user, for example by means of a voice output element or by means of a display element.
Es ist von Vorteil die Lage des Lichtstrahlempfängers in Bezug auf den Lichtstrahlerzeuger zu bestimmen, insbesondere dann, wenn die Lage des Lichtstrahlerzeugers in Bezug auf ein Bauelement oder eine Baustruktur bekannt ist. In letzterem Fall lässt sich nämlich aus der Lage des Lichtstrahlempfängers in Bezug auf den Lichtstrahlerzeuger direkt die Lage des Lichtstrahlempfängers in Bezug auf die Baustruktur ermitteln.It is advantageous to determine the position of the light beam receiver with respect to the light beam generator, in particular if the position of the light beam generator with respect to a component or a building structure is known. In the latter case, the position of the light beam receiver with respect to the building structure can be determined directly from the position of the light beam receiver with respect to the light beam generator.
Dazu kann das Messsystem einen Abstandssensor aufweisen, der zum Bestimmen eines Abstandes zwischen dem Lichtstrahlerzeuger und dem Lichtstrahlempfänger geeignet ist, wobei der Abstand eine Messgröße ist. Insbesondere kann das Messsystem ein erstes Abstandssensorelement, das mit dem Lichtstrahlempfänger verbunden ist, und/oder ein zweites Abstandssensorelement, das mit dem Lichtstrahlerzeuger verbunden ist, aufweisen. Gemäß einem ersten Beispiel können sowohl Lichtstrahlempfänger als auch Lichtstrahlerzeuger, insbesondere deren Mikroprozessoren, mit Uhren ausgestattet sein, die miteinander synchronisiert sind. Das zweite Abstandssensorelement kann eine Ultraschallsendeeinheit und das erste Abstandssensorelement kann eine Ultraschallempfangseinheit sein. Sendet das zweite Abstandssensorelement ein Ultraschallsignal, das anschließend von dem ersten Abstandssensorelement empfangen wird, kann mit Hilfe der synchronisierten Uhren die Laufzeit des Ultraschallsignals und aus letzterem wiederum besagter Abstand bestimmt werden. Gemäß einem zweiten Beispiel kann das zweite Abstandssensorelement auf Laserlicht basieren und das erste Abstandsensorelement kann eine Messfläche sein, die das Laserlicht des zweiten Abstandssensorelements besonders gut reflektiert. Auf Befehl kann das zweite auf Laserlicht basierende Abstandssensorelement den Abstand messen.For this purpose, the measuring system may comprise a distance sensor which is suitable for determining a distance between the light beam generator and the light beam receiver, wherein the distance is a measured variable. In particular, the measuring system may comprise a first distance sensor element which is connected to the light beam receiver and / or a second distance sensor element which is connected to the light beam generator. According to a first example, both light beam receivers and light beam generators, in particular their microprocessors, can be equipped with clocks which are synchronized with each other. The second distance sensor element may be an ultrasonic transmitting unit and the first distance sensor element may be an ultrasonic receiving unit. If the second distance sensor element transmits an ultrasound signal which is subsequently received by the first distance sensor element, the transit time of the ultrasound signal and, in turn, said distance can be determined with the aid of the synchronized clocks. According to a second example, the second distance sensor element may be based on laser light and the first distance sensor element may be a measurement surface which reflects the laser light of the second distance sensor element particularly well. On command, the second laser-based distance sensor element can measure the distance.
Weiterhin kann das Messsystem geeignet sein, die Winkellage des Lichtstrahlempfängers in Bezug auf den Lichtstrahlerzeuger zu bestimmen. Die Winkellage des Lichtstrahlempfängers in Bezug auf den Lichtstrahlerzeuger kann eine Messgröße sein.Furthermore, the measuring system may be suitable for determining the angular position of the light beam receiver with respect to the light beam generator. The angular position of the light beam receiver with respect to the light beam generator may be a measured variable.
Das Lichtstrahlmarkierungselement kann ein Rotationslaser und die Lichtstrahlmarkierung kann ein rotierender Laserstrahl sein. Weiterhin kann das Lichtstrahlmarkierungselement ein Winkelmessgerät zum Bestimmen des Winkels des rotierenden Laserstrahls in Bezug auf den Lichtstrahlerzeuger aufweisen.The light beam marking element may be a rotating laser and the light beam marking may be a rotating laser beam. Furthermore, the light beam marking element may have an angle measuring device for determining the angle of the rotating laser beam with respect to the light beam generator.
Der Rotationslaser kann geeignet sein, eine Rotation des rotierenden Laserstrahls so zu stoppen und den Laserstrahl so auszurichten, dass der Laserstahl auf den Lichtstrahlempfänger ausgerichtet ist. Der Laserstrahl kann also den Lichtstrahlempfänger automatisch finden. In einer ersten Alternative kann die Rotation des Laserstrahl verlangsamt werden und/oder eine kleiner werdendes Segmentverfahren angewandt werden, wobei der Lichtstrahlempfänger ein Signal beim Empfang des Lasersignals durch die Lichtdetektoranordnung an den Lichtstrahlerzeuger übermittelt. Dadurch kann der Bereich in dem sich der Lichtstrahlempfänger befindet immer weiter eingegrenzt werden, bis eine Endstellung erreicht wird. In einer zweiten Alternative sendet der Lichtstrahlempfänger ein Ultraschallsignal aus und mehrere auf dem Umfang verteilte Sensoren auf dem Lichtstrahlerzeuger empfangen dieses, wobei die Richtung des Lichtstahlempfängers der Richtung entspricht in der der Sensor platziert ist, der als erster das Signal empfangen hat.The rotary laser may be adapted to stop rotation of the rotating laser beam and to align the laser beam so that the laser beam is aligned with the light beam receiver. The laser beam can therefore find the light beam receiver automatically. In a first alternative, the rotation of the laser beam can be slowed down and / or a decreasing segment method can be used, wherein the light beam receiver transmits a signal on receipt of the laser signal by the light detector arrangement to the light beam generator. As a result, the area in which the light beam receiver is located can be limited further and further, until an end position is reached. In a second alternative, the light beam receiver emits an ultrasonic signal and a plurality of circumferentially distributed sensors on the light beam generator receive it, the direction of the light beam receiver corresponding to the direction in which the sensor is first placed to receive the signal.
Durch Interpolation lässt sich die Genauigkeit erhöhen und/oder die Anzahl der Sensoren verringern.Interpolation can increase accuracy and / or reduce the number of sensors.
Zeichnungdrawing
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend exemplarisch anhand von Ausführungsbeispielen eingehend erläutert. Die Beschreibung, die zugehörigen Figuren sowie die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale, insbesondere auch die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele, auch einzeln betrachten und zu sinnvollen, weiteren Kombinationen zusammenfassen.Reference to the drawings, the invention is explained below by way of example with reference to exemplary embodiments. The description, the associated figures and the claims contain numerous features in combination. A person skilled in the art will consider these features, in particular also the features of different exemplary embodiments, individually and combine them into meaningful, further combinations.
Es zeigen:Show it:
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Messsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, wie in
Der Lichtstrahlempfänger
Der Lichtstrahlerzeuger
Das Lichtstrahlmarkierungselement
Eine Messgröße wird durch das Messsystem erzeugt. Das zweite Abstandssensorelement
Eine weitere Messgröße, der Batteriestand des Lichtstrahlerzeugers
Eine weitere Messgröße, die Sicherheitsabschaltung des Lichtstrahlmarkierungselements
Eine weitere Messgröße, die Positionsveränderung des Lichtstrahlerzeugers
Das Bedienelement
Eine weitere Messgröße, der Neigungswinkel des Lichtstrahlempfängers
Eine weitere Messgröße, eine erste Lage des Lichtstrahlempfängers
Eine weitere Messgröße, eine zweite Lage des Lichtstrahlempfängers
Eine weitere Messgröße, eine dritte Lage des Lichtstrahlempfängers
Eine weitere Messgröße, die Lage des Lichtstrahlempfängers
Des Weiteren weist der Lichtstrahlempfänger
Eine weitere Messgröße, eine Winkelposition des Lichtstrahlempfängers
Alle Messgrößen werden zum Mikroprozessor
Die Sprachausgabeelemente
Zum Einstellen, welche der oben genannten Informationen durch welches Anzeigeelement
Weiterhin kann der Lichtstrahlempfänger
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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